Progetto di un edificio in muratura con alcuni elementi portanti in c.a. per civile abitazione

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1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA E STRUTTURALE FACOLTÀ DI INGEGNERIA UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRENTO CORSO DI AGGIORNAMENTO PER GEOMETRI SU PROBLEMATICHE STRUTTURALI Verona, Novembre Dicembre 2005 Progetto di un edificio in muratura con alcuni elementi portanti in c.a. per civile abitazione Alessio Bonelli PROGETTO DI UN EDIFICIO IN MURATURA PER CIVILE ABITAZIONE CARATTERISTICHE PRINCIPALI EDIFICIO DESTINAZIONE D USO CIVILE ABITAZIONE GEOMETRIA E MATERIALI PARTE FUORI TERRA CON SVILUPPO REGOLARE IN ALTEZZA PIANO SEMINTERRATO IN CEMENTO ARMATO PIANO TERRA E PRIMO PIANO PERIMETRO IN BLOCCHI IN LATERIZIO ALLEGERITO POROTON 800 TELAIO INTERNO IN CEMENTO ARMATO 1

2 PROGETTO DI UN EDIFICIO IN MURATURA PER CIVILE ABITAZIONE PROGETTO DI UN EDIFICIO IN MURATURA PER CIVILE ABITAZIONE 2

3 PROGETTO DI UN EDIFICIO IN MURATURA PER CIVILE ABITAZIONE PROGETTO DI UN EDIFICIO IN MURATURA PER CIVILE ABITAZIONE 3

4 NORMATIVA DI RIFERIMENTO ITALIANA Ministero dei Lavori Pubblici, Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento, D.M. del 20/11/87, Gazzetta Ufficiale 5/12/1987, n S Ministero dei Lavori Pubblici, Istruzioni in merito alle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento, Circolare 4/1/1989, n , 1989 Ordinanza n.3274 del Presidente del Consiglio dei Ministri 20/3/2003, Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica, Suppl.Ord. alla Gazzetta Ufficiale 8/5/2003, n. 105, 2003 e successive modifiche ed integrazioni (ultima modifica O.P.C.M , n. 3431) Ministero delle infrastrutture e dei trasporti, Norme tecniche per le costruzioni, 23 settembre 2005 In vigore per altri 17 mesi: Ministero dei Lavori Pubblici, Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche, D.M. del 16/1/96, Suppl. Ord. alla Gazzetta Ufficiale 5/2/1996, n.29, Ministero dei Lavori Pubblici, Istruzioni per l applicazione delle norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al D.M. del 16/1/96, Circolare 10/4/97 n. 65/AA.GG, Suppl. Ord. alla Gazzetta Ufficiale 28/4/1997, n.97, 1996 NORMATIVA DI RIFERIMENTO EUROPEA CEN ENV Eurocodice 6: Progettazione delle strutture in muratura. Parte 1-1: Regole generali per gli edifici- Regole per la muratura armata e non armata, vers. 1995, pubbl. da UNI nel marzo 1998 UNI ENV :1998 Eurocodice 6. Progettazione delle strutture di muratura. Parte 1-2: Regole generali - Progettazione della resistenza all'incendio. 31/01/98 UNI ENV :2001 Eurocodice 6 - Progettazione delle strutture di muratura - Parte 2: Progettazione, selezione dei materiali e esecuzione di murature. 31/05/01 UNI ENV :2001 Eurocodice 6 - Progettazione delle strutture di muratura - Parte 3: Metodi di calcolo semplificato e regole semplici per strutture di muratura 31/12/01 CEN ENV Eurocodice 8: Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture. Parte 1-3: Regole generali Regole specifiche per i diversi materiali ed elementi, vers. 1995, pubbl. da UNI nel gennaio

5 NORMATIVA DI RIFERIMENTO EUROPEA In inglese EN Eurocode 6 : Design of masonry structures 1.1 General rules for buildings - Rules for reinforced and unreinforced masonry Aprile 2004? (Stage 51 voto formale) EN Eurocode 6 : Design of masonry structures 1.2 General rules - Structural fire design Giugno 2004? (Stage 51 voto formale) EN Eurocode 6 : Design of masonry structures 2 Selection and execution of masonry Ottobre. 2004? (Stage 51 voto formale) EN Eurocode 6 : Design of masonry structures 3 Simplified calculation methods for masonry structures Ottobre 2004? (Stage 51 voto formale) EN Eurocode 8 : Design of structures for earthquake resistance 1 General rules, seismic actions and rules for buidings Dicembre 2003 (Stage 51 voto formale) Testi (recenti) utili per la consultazione G.Macchi, G.Magenes, Le strutture in muratura, cap. XIII dell opera Ingegneria delle strutture, a cura di E.Giangreco, vol. III, pp , UTET 2002 I.V. Carbone, A.Fiore, G.Pistone, Le costruzioni in muratura, HOEPLI, 2001 G.Righetti, L.Bari, L edificio in muratura, 2a ed., Consorzio Poroton, Ed. B.I.N., 1999 Laterconsult - Letteratura per murature in blocchi Leca CD-ROM del laterizio a cura di ANDIL, Assolaterizi 5

6 PROGETTO DI UN EDIFICIO IN MURATURA PER CIVILE ABITAZIONE: NORMATIVA IMPIEGATA CARICHI D.M. 16/01/1996 e CIRCOLARE 04/07/1996 (CARICHI E SOVRACCARICHI) NORMATIVA DI RIFERIMENTO PER LA PARTE IN MURATURA D.M.LL.PP. 20 novembre 1987 Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento Circ. LL.PP. 4 gennaio 1989 n Legge 2 febbraio 1974 n. 64 art. 1, Istruzioni in merito alle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento O.P.C.M. 20 marzo 2003 Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica e successivi provvedimenti integrativi (Ordinanza n.3685, 2 ottobre 2003, Decreto del Dip. Prot. Civile n. 3685, 21 ottobre 2003, Ordinanza , n. 3431) ANALISI DEI CARICHI VALORE DEI CARICHI - D.M. 16/01/ 96 E CIRCOLARE (C) 5. Carichi e sovraccarichi. Tutti i carichi ed i sovraccarichi di esercizio saranno considerati agire staticamente, salvo casi particolari in cui gli effetti dinamici debbano essere debitamente valutati. In tali casi, a parte quanto precisato nei regolamenti specifici ed in mancanza di analisi dinamiche, i carichi indicati nel seguito verranno adeguatamente maggiorati per tener conto - in un'analisi statica equivalente - dell'amplificazione per gli effetti dinamici. In linea di massima, in presenza di orizzontamenti pur con orditura unidirezionale ma con capacità di ripartizione trasversale, i carichi ed i sovraccarichi potranno assumersi come uniformemente ripartiti, per la verifica d'insieme. In caso contrario, occorrerà valutarne le effettive distribuzioni Carichi permanenti. Sono considerati carichi permanenti quelli non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione, come tamponature esterne, divisori interni, massetti, isolamenti, pavimenti e rivestimenti del piano di calpestio, intonaci, controsoffitti, impianti, ecc., ancorché in qualche caso sia necessario considerare situazioni transitorie in cui essi non siano presenti. Essi vanno valutati sulla base delle dimensioni effettive delle opere e dei pesi per unità di volume dei materiali costituenti. I tramezzi e gli impianti leggeri di edifici residenziali possono assumersi in genere come carichi equivalenti distribuiti, quando i solai hanno adeguata capacità di ripartizione trasversale. C.5.1. Carichi permanenti. Per gli orizzontamenti degli edifici per abitazioni ed uffici, il carico costituito da tramezzi di peso minore di 1,50 kn/m 2 potrà essere ragguagliato ad un carico uniformemente distribuito sul solaio pari ad 1,5 volte il peso complessivo della tramezzatura, semprechè vengano adottate le misure costruttive atte ad assicurare una adeguata distribuzione del carico. 6

7 ANALISI DEI CARICHI Carichi gravitazionali Piani Abitazione e sottotetto Peso specifico Spessore Peso su area [KN/m 3 ] [m] [KN/m²] Finiture Pavimentazione in marmo 27 0,02 0,54 Sottofondo in cls alleggerito 18 0,1 1,8 Isolazione con materiale alleggerito 0,6 0,05 0,03 Intonaco all'intradosso, con malta cementizia 21 0,02 0,3 Solaio a Traliccio ,24 3,2 Totale 5,87 Tramezze (dal p.to C.5.1 G.U. 16 sett. 1996) 2,13 Carichi permanenti totali portati 8,00 Tramezzatura interna Peso specifico Spessore Peso su area [KN/m 3 ] [m] [KN/m²] Strati Intonaco Muratura Intonaco Totale Altezza parete Peso lineare Sviluppo tot. Superficie Peso su area [m] [KN/m] [m] [m²] [KN/m²] Piano tipo A<1,5 totale 2.13 =A. 1,5 ANALISI DEI CARICHI Copertura Peso specifico Spessore Peso su area [KN/m 3 ] [m] [KN/m²] Tegole - - 0,6 Sottotegole - - 0,25 Finiture Manto Impermeabilizzante 13 0,01 0,13 Sottofondo in cls alleggerito 18 0,04 0,72 Isolazione con materiale alleggerito 1 0,05 0,05 Intonaco all'intradosso, con malta cementizia 21 0,02 0,3 Solaio a Traliccio ,24 3,2 Carichi permanenti totali portati 5,25 Balconi Peso specifico Spessore Peso su area [KN/m 3 ] [m] [KN/m²] Finiture Pavimento in marmo 27 0,02 0,54 Manto impermeabilizzante 10 0,01 0,1 Sottofondo in cls alleggerito 18 0,02 0,36 Soletta cls armato senza alleggerimenti 25 0,16 4 Carichi permanenti totali portati 0,21 5,00 7

8 5.2. Sovraccarichi variabili. ANALISI DEI CARICHI Le intensità da assumere per i sovraccarichi variabili verticali ed orizzontali ripartiti e per le corrispondenti azioni locali concentrate - tutte comprensive degli effetti dinamici ordinari sono riportate nel Prospetto 5.1. ANALISI DEI CARICHI I sovraccarichi verticali concentrati formano oggetto di verifiche locali distinte e non vanno sovrapposti ai corrispondenti ripartiti; essi vanno applicati su un'impronta di mm, salvo che per la Cat. n. 8, per la quale si applicano su due impronte di mm, stanti 1,60 m. I sovraccarichi orizzontali lineari vanno applicati a pareti - alla quota di m 1,20 dal rispettivo piano di calpestio - ed a parapetti o mancorrenti - alla quota del bordo superiore. Essi vanno considerati sui singoli elementi ma non sull'edificio nel suo insieme. I valori riportati nel prospetto sono da considerare come minimi, per condizioni di uso corrente delle rispettive categorie. Altri regolamenti potranno imporre valori superiori, in relazione ad esigenze specifiche. I sovraccarichi indicati nel presente paragrafo non vanno cumulati, sulle medesime superfici, con quelli relativi alla neve. In presenza di sovraccarichi atipici (quali macchinari, serbatoi, depositi interni, impianti, ecc.) le intensità andranno valutate caso per caso, in funzione dei massimi prevedibili; tali valori dovranno essere indicati esplicitamente nelle documentazioni di progetto e di collaudo statico. In base ad analisi probabilistiche documentate, il progettista, per la verifica di elementi strutturali, potrà adottare una adeguata riduzione dei relativi sovraccarichi. 8

9 ANALISI DEI CARICHI 6. Carico neve. Il carico neve sulle coperture sarà valutato con la seguente espressione: dove q s è il carico neve sulla copertura; µi è il coefficiente di forma della copertura; q sk è il valore di riferimento del carico neve al suolo. Il carico agisce in direzione verticale ed è riferito alla proiezione orizzontale della superficie della copertura Carico neve al suolo. q = µ s q sk Il carico neve al suolo dipende dalle condizioni locali di clima e di esposizione, considerata la variabilità delle precipitazioni nevose da zona a zona. In mancanza di adeguate indagini statistiche, che tengano conto sia dell'altezza del manto nevoso che della sua densità, il carico di riferimento neve al suolo, per località poste a quota inferiore a 1500 m sul livello del mare, non dovrà essere assunto minore di quello calcolato in base alle espressioni nel seguito riportate, cui corrispondono valori con periodo di ritorno di circa 200 anni (vedi mappa in figura 6.l.). Per altitudini superiori a 1500 m sul livello del mare si dovrà fare riferimento alle condizioni locali di clima e di esposizione utilizzando comunque valori di carico neve non inferiori a quelli previsti per 1500 m. i ANALISI DEI CARICHI Carico da neve al suolo q sk : a 200m : q s = 1.6 kn / m 200m < a 750m : q s 750m < a 1500m : q s sk sk 2 = sk = ( as 200 )/1000kN / m ( a 750 )/1000kN / m s 9

10 ANALISI DEI CARICHI Coefficienti di forma µ i : Quattro condizioni di carico da adottare: Località: PERGINE VALSUGANA Altezza a s : 485 m s.l.m. Pendenza della copertura: 60% Condizione di carico adottata: SOLO µ 2 ANALISI DEI CARICHI Carico da neve (in proiezione): 2,38 [KN/m²] a s = 485 [m] s.l.m. q sk = 2,455 [KN/m²] α = 30,96 µi = µ2 = 0,97 NOTA: Il sovraccarico locale dovuto all accumulo della neve in corrispondenza delle discontinuità NON E STATO CONSIDERATO perché parte della falda superiore copre la copertura sottostante. 10

11 ANALISI DEI CARICHI C.6.6. Neve sporgente dall estremità di una copertura. Per le porzioni di copertura aggettanti sulle pareti perimetrali, in aggiunta al carico neve previsto sulla falda, si terrà conto dell effetto della neve sporgente all estremità, mediante l applicazione di un carico di punta, calcolato come segue: q e : 1.88 [KN/m] k = 1 q sk = [KN/m²] γ = 3 [KN/m 3 ] µi = µ2 = Azioni del vento. ANALISI DEI CARICHI Il vento, la cui direzione si considera di regola orizzontale, esercita sulle costruzioni azioni che variano nel tempo provocando, in generale, effetti dinamici. Per le costruzioni usuali tali azioni sono convenzionalmente ricondotte alle azioni statiche equivalenti definite al punto 7.1. Peraltro, per costruzioni di forma o tipologia inusuale, oppure di grande altezza o lunghezza, o di rilevante snellezza e leggerezza, o di notevole flessibilità e ridotte capacità dissipative, il vento può dare luogo ad effetti la cui valutazione richiede l'applicazione di specifici procedimenti analitici, numerici o sperimentali adeguatamente comprovati Azioni statiche equivalenti. Le azioni statiche del vento si traducono in pressioni e depressioni agenti normalmente alle superfici, sia esterne che interne, degli elementi che compongono la costruzione. L'azione del vento sul singolo elemento viene determinata considerando la combinazione più gravosa della pressione agente sulla superficie esterna e della pressione agente sulla superficie interna dell'elemento. Nel caso di costruzioni o elementi di grande estensione, si deve inoltre tenere conto delle azioni tangenti esercitate dal vento. L'azione d'insieme esercitata dal vento su una costruzione è data dalla risultante delle azioni sui singoli elementi, considerando di regola, come direzione del vento, quella corrispondente ad uno degli assi principali della pianta della costruzione; in casi particolari, come ad esempio per le torri, si deve considerare anche l'ipotesi di vento spirante secondo la direzione di una delle diagonali. 11

12 Pressione del vento p = q ref c c c e p d dove: q ref è la pressione cinetica di riferimento; c e è il coefficiente di esposizione; c p è il coefficiente di forma; c d è il coefficiente dinamico; c f è il coefficiente di attrito. 2 ANALISI DEI CARICHI 7.2. Pressione del vento Azione tangente del vento. Azione tangente del vento p = q f ref c c e vref q ref = v ref calcolata a 10 m di altezza dal suolo come valore massimo mediato su 10 min con 1.6 periodo di ritorno di 50 anni; v v ref ref = v = v ref,0 ref,0 se a + k a s a 0 ( as a0 ) se as > a0 dove a s è l altitudine sul livello del mare; f ANALISI DEI CARICHI q ref : 390,63 [N/m²] v ref = 25 [m/sec] a 0 = 1000 [m] k a = 0,012 [1/sec] 12

13 min min ANALISI DEI CARICHI 7.5. Coefficiente di esposizione c e 2 z z ce ( z) = k r ct ln 7 ct ln per z zmin z + 0 z 0 c ( z) = c ( z ) per z < z e e c e ( z) = ln 7 1 ln = NOTA: Il coefficiente di topografia c t è stato posto pari ad 1. ANALISI DEI CARICHI C.7.6. Coefficienti di forma c p Per la valutazione del coefficiente di pressione esterna c pe c pe : - Parete sopravvento: c pe =+0.8; - Parete sottovento e pareti laterali: c pe =-0.4; - Falda sopravvento: c pe =-0.07; - Falda sottovento: c pe =-0.4; Per la valutazione del coefficiente di pressione interna c pi : - per costruzioni completamente stagne c pi =0. 13

14 ANALISI DEI CARICHI C.7.7. Coefficiente di attrito c f In assenza di più precise valutazioni suffragate da opportuna documentazione o da prove sperimentali in galleria del vento, si assumeranno i valori riportati nella tabella C.7.4. Superficie Liscia (acciaio, cemento a faccia liscia, ) Scabra (cemento a faccia scabra, catrame, ) Molto scabra (ondulata, costolata, piegata, ) Coefficiente d attrito c f 0,01 0,02 0,04 ANALISI DEI CARICHI C.7.8. Coefficiente dinamico c d c d = 0.94; NOTA: questo effetto non ha niente a che vedere con l effetto di distacco dei vortici di Von Karman. 14

15 ANALISI DEI CARICHI Unità di Misura: [N/mq] VENTO AZIONE SISMICA ORDINANZA 3274 (3316 e 3431) ANALISI DEI CARICHI Descrizione dell azione sismica Il modello di riferimento per la descrizione del moto sismico in un punto della superficie del suolo è costituito dallo spettro di risposta elastico di cui al punto Qualora siano eseguite determinazioni più accurate Spettri di progetto per lo stato limite ultimo Ai fini del progetto, le capacità dissipative delle strutture possono essere messe in conto attraverso un fattore riduttivo delle forze elastiche, denominato fattore di struttura q. L'azione sismica di progetto Sd(T) è in tal caso data dallo spettro di risposta elastico di cui al punto 3.2.3, con le ordinate ridotte utilizzando il fattore q. I valori numerici del fattore q vengono definiti in funzione dei materiali e delle tipologie strutturali, come indicato successivamente nelle presenti norme. Lo spettro di progetto per le componenti orizzontali è definito dalle seguenti espressioni: T 2.5 S d ( T ) = ag S per 0 T < TB S è funzione del tipo di terreno TB q 2.5 S d ( T ) = ag S per TB T < TC q 2.5 TC S d ( T ) = ag S q T 2.5 TC TD S d ( T ) = ag S 2 q T per T T < T C per T D D T 15

16 ANALISI DEI CARICHI in cui T B, T C, T D sono definiti in tab Si assumerà comunque S d (T) 0,2 a g. Categoria suolo A B, C, D D S 1,0 1,25 1,35 Tab. 3.1 Valori dei parametri nelle espressioni dello spettro di risposta delle componenti orizzontali TB 0,15 0,15 0,20 TC 0,40 0,50 0,80 TD 2,0 2,0 2,0 3.1 Categorie di suolo di fondazione Ai fini della definizione della azione sismica di progetto si definiscono le seguenti categorie di profilo stratigrafico del suolo di fondazione (le profondità si riferiscono al piano di posa delle fondazioni, i valori da utilizzare per V s, N SPT e c u sono valori medi): C - Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate, o di argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri, caratterizzati da valori di V s30 compresi tra 180 e 360 m/s (15 < N SPT < 50, 70 <c u <250 kpa) Zone sismiche ANALISI DEI CARICHI Ai fini dell applicazione di queste norme, il territorio nazionale viene suddiviso in zone sismiche, ciascuna contrassegnata da un diverso valore del parametro a g = accelerazione orizzontale massima su suolo di categoria A (definito al punto 3.1), con probabilitàdi superamento del 10% in 50 anni. I valori di a g, espressi come frazione dell accelerazione di gravità g, da adottare in ciascuna delle zone sismiche del territorio nazionale sono, salvo più accurate determinazioni, che possono portare a differenze comunque non superiori al 20% dell accelerazione per le zone 1 e 2 e non superiori a 0.05g nelle altre zone: Zona Valore di a g 0,35 g 0,25 g 0,15 g 0,05 g 16

17 ANALISI DEI CARICHI Spettro di progetto per lo stato limite di danno Se non si esegue una puntuale valutazione dell azione sismica corrispondente alla probabilità di superamento di cui al punto 2.2, lo spettro di progetto da adottare per la limitazione dei danni può essere ottenuto riducendo lo spettro elastico di cui al punto secondo un fattore pari a 2,5. T Se ( T ) = a g S 1 + ( 2.5 η 1) per 0 T < TB TB S ( T ) = a S 2.5 η per T T < T d g TC S d ( T ) = ag S 2.5 η per TC T < TD T TC TD S d ( T ) = ag S 2.5 η per TD T 2 T B C S è funzione del tipo di terreno η è il fattore che tiene conto dello smorzamento viscoso equivalente ξ espresso in percentuale ( 5 + ) 0, 55 η = 10 ξ PERCHÉ RIDUCO DI 2,5 1) HO UN PERIODO DI RITORNO DIFFERENTE PER I DUE STATI LIMITE ULTIMO E DI DANNO Se posso esprimere la probabilità di non superamento annuale del valore a g come H(a g )=k 0 a k g con k pari a circa 3 allora 1/ K 1/ 3 S ( ) e DANNO PDANNO 50% = = = ( ) Se ULTIMO PULTIMO 10% ANALISI DEI CARICHI 2) HO UN FATTORE DI COMPORTAMENTO q IN ESERCIZIO PARI A CIRCA 1,5 IN DEFINITIVA DEVO RIDURRE DI : Se ( DANNO) 1 = Se ( ULTIMO) 1,5 (1) (2) = 0.39 =

18 ANALISI DEI CARICHI SMORZAMENTO VISCOSO EQUIVALENTE ξ e Effettuando analisi in campo elastico non si tiene conto del comportamento isteretico dei materiali e della possibile apertura e chiusura delle fessure (fenomeno che dissipa energia). E quindi necessario utilizzare valori dello smorzamento più elevati che tengano conto anche di queste componenti. Il valore dello smorzamento equivalente dipende però dal livello di danno raggiunto nei vari elementi e dal tipo di comportamento mostrato dagli stessi. E quindi necessario utilizzare valori diversi a seconda dell intensità dei carichi sismici e dello stato in cui si trova la struttura al momento dell evento sismico. Per analisi allo stato limite di danno con murature che ci si aspetta si mantengano integre e lontane dalle condizioni di resistenza ultima il valore di ξ e sarà quindi minore. Lo smorzamento viscoso equivalente dipende dal tipo di comportamento dell elemento murario: A flessionale (bassi valori di sforzo assiale, fattore di taglio a v elevato e collasso alle estremità su sezione parzializzata per flesso-pressione), B fessurato a taglio (valori più elevati dello sforzo di compressione e valori di a v minori con formazione di fessure diagonali al centro del pannello murario), C per scorrimento sui letti di malta (carico assiale basso o assente con valori di a v bassi e bassa resistenza dei letti di malta) e misto taglio-flessionale. H 0 α v = D A B C ANALISI DEI CARICHI Lo smorzamento equivalente dipende dal grado di utilizzo dell elemento murario. Se sono lontano dalle condizioni di resistenza ultima il valore di ξ e è influenzato principalmente dagli effetti di viscosità e da fenomeni isteretici (valori pari a circa 5% per la sola viscosità e 5% per la componente isteretica - in totale si avrà quindi un valore di ξ e pari a 10%). Se mi trovo in prossimità della resistenza ultima ho: nel caso flessionale componente isteretica e viscosa sostanzialmente invariate (5% e 5% rispettivamente) ed una componente dell Impact and Radiation Damping (smorzamento per effetti di trasmissione dell energia di impatto al momento della chiusura delle fessure) anch essa pari a circa 5% (valore conservativo). Si potrebbe quindi utilizzare un valore di complessivo pari a 15% con limite massimo pari a 20%; nel caso della formazione di fessure diagonali a taglio non ho fenomeni di smorzamento per impatto ma il valore dello smorzamento isteretico arriva oltre il 10% (valore conservativo) con un ξ e globale che arriva quindi a 15%; nel caso di scorrimento su letto di malta ho valori molto elevati, anche oltre il 60%. Va però detto che questo tipo di comportamento è quasi sempre accompagnato da rotture di tipo flessionale o per taglio. Non è quindi prudenziale assumere valori superiori a quelli indicati prima. VALORE SCELTO ξ e = 15% η = 0,707 18

19 ANALISI DEI CARICHI 3.3 Combinazione dell azione sismica con le altre azioni La verifica allo stato limite ultimo (SLU) o di danno (SLD) deve essere effettuata per la seguente combinazione della azione sismica con le altre azioni. γ E + G + P 2 I K K + ( ψ Q ) dove: γ I fattore di importanza (vedi punto 4.7); E azione sismica per lo stato limite in esame; Gli effetti dell'azione sismica saranno valutati tenendo conto delle masse associate ai seguenti carichi gravitazionali: G K + ( ψ Q ) i Ei i Ki dove: ψ Εi coefficiente di combinazione dell azione variabile Q i, che tiene conto della probabilità che tutti i carichi ψ Εi Q Ki siano presenti sulla intera struttura in occasione del sisma, e si ottiene moltiplicando ψ 2i per ϕ. I valori dei coefficienti ψ 2i e ϕ sono riportati nelle successive tabelle. i Ki ANALISI DEI CARICHI Destinazione d uso Abitazione, uffici Uffici aperti al pubblico, Scuole, Negozi, Autorimesse Tetti e Coperture con Neve Magazzini, Archivi, Scale Vento, Variazione termica ψ 2i 0,30 0,60 0,20 0,80 0,00 Carichi ai Piani Copertura Archivi Carichi Correlati Carichi Indipendenti ϕ 0,30 0,60 0,20 0,80 Carichi correlati Commenti Nell EC8 si trova scritto storeys with correlated occupancies che sta ad indicare come la correlazione tra i carichi significhi possibile contemporaneità di presenza di un sovraccarico Q Ki a più piani. Un esempio è l utilizzo di due piani di uffici con lo stesso orario di lavoro. 19

20 ANALISI DEI CARICHI Regolarità Gli edifici devono avere quanto più possibile caratteristiche di semplicità, simmetria, iperstaticità e regolarità, quest ultima definita in base ai criteri di seguito indicati. In funzione della regolarità di un edificio saranno richieste scelte diverse in relazione al metodo di analisi e ad altri parametri di progetto. Si definisce regolare un edificio che rispetti sia i criteri di regolarità in pianta sia i criteri di regolarità in altezza. NOTA: in normativa si tiene conto dell irregolarità dell edificio prescrivendo analisi più complesse e misure più restrittive. Il consiglio di progettare edifici regolari in pianta ed elevazione viene dalla difficoltà di simulare correttamente il comportamento di strutture che mancano di questa caratteristica e dal fatto che sono ancora carenti le conoscenze del reale comportamento sismico degli elementi strutturali quando sottoposti a sollecitazione dinamiche complesse. Cosa influenza la regolarità in pianta per gli edifici in muratura ordinaria: si può effettuare l analisi su due modelli piani separati si può tener conto dell eccentricità aggiuntiva in forma semplificata l edificio può essere considerato semplice solo se è anche regolare in pianta Cosa influenza la regolarità in altezza per gli edifici in muratura ordinaria: si può effettuare l analisi statica lineare (purché T < 2,5 T C e si utilizzi un valore per l pari ad 1) il fattore di comportamento q è pari a 2a u /a 1 se l edificio è regolare in altezza, 1,5a u /a 1 altrimenti ANALISI DEI CARICHI Un edificio è regolare in pianta se tutte le seguenti condizioni sono rispettate: a) la configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze; SI G = Baricentro delle masse di piano K = Baricentro delle rigidezze B = Baricentro della sagoma esterna G B K Spost. in X di K è pari a 7,8% di B Spost. in Y di K è pari a 1,3% di L Spost. in X di G è pari a 0,2% di B Spost. in Y di G è pari a 5,2% di L Y X 20

21 ANALISI DEI CARICHI b) il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui l edificio risulta inscritto è inferiore a 4; SI c) almeno una dimensione di eventuali rientri o sporgenze non supera il 25 % della dimensione totale dell edificio nella corrispondente direzione; SI d) i solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti. SI Un edificio è regolare in altezza se tutte le seguenti condizioni sono rispettate: e) tutti i sistemi resistenti verticali dell edificio (quali telai e pareti) si estendono per tutta l altezza dell edificio; SI f) massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi cambiamenti, dalla base alla cima dell edificio (le variazioni di massa da un piano all altro non superano il 25 %, la rigidezza non si abbassa da un piano al sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%);..SI g) il rapporto tra resistenza effettiva e resistenza richiesta dal calcolo nelle strutture intelaiate progettate in Classe di Duttilità Bassa non è significativamente diverso per piani diversi. h) eventuali restringimenti della sezione orizzontale dell edificio avvengono in modo graduale da un piano al successivo, rispettando i seguenti limiti: ad ogni piano il rientro non supera il 30% della dimensione corrispondente al primo piano, né il 20% della dimensione corrispondente al piano immediatamente sottostante. Fa eccezione l ultimo piano di edifici di almeno quattro piani per il quale non sono previste limitazioni di restringimento. SI ANALISI DEI CARICHI 4.4 Modellazione della struttura... In aggiunta all eccentricità effettiva, dovrà essere considerata un eccentricità accidentale e ai, spostando il centro di massa di ogni piano i, in ogni direzione considerata, di una distanza pari a +/- 5% della dimensione massima del piano in direzione perpendicolare all azione sismica. G = Baricentro delle masse di piano G Y X 21

22 ANALISI DEI CARICHI S d /a g SLU SLD SLU SLD S 1.25 S 1.25 T B 0.15 T B 0.15 T C 0.5 T C 0.5 T D 2 T D 2 q 3.6 η α u/α ξ e 15 2,5. 1/η T [sec] Questo valore è molto prossimo al fattore di comportamento q e per questo le due curve sono praticamente sovrapposte. 4.7 Fattori di importanza Categori a I II III Edifici Edifici la cui funzionalità durante il terremoto ha importanza fondamentale per la protezione civile (ad esempio ospedali, municipi, caserme dei vigili del fuoco) Edifici importanti in relazione alle conseguenze di un eventuale collasso (ad esempio scuole, teatri) Edifici ordinari, non compresi nelle categorie precedenti Fattore di Importanza 1,40 1,20 1,00 S d/ag T [sec] ANALISI DEI CARICHI Spettri di progetto per lo stato limite ultimo A meno di adeguate analisi giustificative, lo spettro di progetto della componente verticale dell azione sismica è dato dalle seguenti espressioni, assumendo q = 1,5 per qualunque tipologia strutturale e di materiale: T 3.0 S d ( T ) = 0.9 ag S per 0 T < T 4.6 Combinazione delle componenti B TB q dell azione sismica 3.0 L azione sismica verticale dovrà essere S d ( T ) = 0.9 ag S per TB T < TC q obbligatoriamente considerata nei casi seguenti: presenza di elementi pressoché 3.0 TC S d ( T ) = 0.9 ag S per TC T < T orizzontali con luce superiore a 20 m, di D q T elementi principali precompressi, di elementi a 3.0 TC TD mensola, di strutture di tipo spingente, di S d ( T ) = 0.9 ag S per TD T 2 pilastri in falso, edifici con piani sospesi. q T L analisi sotto azione sismica verticale potrà 2.5 essere limitata a modelli parziali comprendenti SLU VERTICALE 2 gli elementi indicati. In ogni caso il modello, parziale o globale, dovrà prendere 1.5 correttamente in conto la presenza di masse eccitabili in direzione verticale. VA QUINDI UTILIZZATA PER LA VERIFICA DEI BALCONI. 22